Краткое обсуждение основных дефектов, ограничивающих производительность микроскопа
Из-за дефектов линзы все идеальные оптические схемы пути необходимо корректировать. Эти дефекты ограничивают разрешающую способность микроскопа, но, как это ни парадоксально, помогают получить лучшую глубину резкости и глубину резкости микроскопа.
В параксиальных условиях, то есть когда в визуализации участвуют электроны с небольшим углом между их траекторией и оптической осью, все точки на одной и той же плоскости объекта будут отображаться на гауссовой плоскости изображения с единичными значениями и без деформации. Однако в действительности электроны, участвующие в визуализации, не полностью удовлетворяют теоретически заданным параксиальным условиям, и результирующее изображение объекта может быть размытым или искаженным.
В настоящее время в линзах имеется множество дефектов, и все дефекты можно наблюдать на изображениях или дифракционных картинах. Однако на практике большинству людей не обязательно иметь о них полное представление. Здесь мы представим основные ограничения производительности микроскопа, включая сферическую аберрацию, хроматическую аберрацию и астигматизм.
1. Разница мячей
С тех пор как термин «аберрация» впервые был упомянут в основных оптических компонентах телескопа «Хаббл», его использование стало более частым. Этот дефект вызван неравномерным воздействием поля линзы на внеосевые лучи. Для электромагнитных линз, чем дальше электроны находятся от оси, тем больше они отклоняются, что приводит к образованию диска определенного размера после преломления точечного объекта. Это ограничивает возможность увеличения деталей объекта, поскольку в процессе визуализации детали уменьшаются.
Эффект сферической аберрации показан на следующем рисунке, где точка, подобная объекту P, формирует изображение на гауссовой плоскости P. Это не похоже на точку два, это центральная яркая область высокой-интенсивности с окружающим ореолом.
Сферическая аберрация является наиболее важным фактором объектива, поскольку она снижает качество изображений ПЭМ, а все другие линзы увеличивают возникающие ошибки. Шаровая аберрация одинаково вредна для фокусирующих зеркал AEM и STEM, которые требуют больших токов возбуждения для формирования наименьшего пятна электронного луча. Функциональность, которую могут достичь все формы ТЭМ при пределе разрешения, практически ограничена сферической аберрацией, поэтому люди так рады возможности исправить сферическую аберрацию.
